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Title:
OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/119812
Kind Code:
A1
Abstract:
In at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor device (1), the latter comprises at least two optoelectronic semiconductor chips (2) situated on a common mounting surface (5). An optical element (3) is disposed downstream of the semiconductor chips (2) along a main emission direction (M) and is spaced apart from the semiconductor chips (2). Along a direction (L) transversely with respect to the main emission direction (M), the optical element (3) has a transmission gradient in a transition region (30). The transition region (30) does not cover the semiconductor chips (2), as seen in a plan view of the mounting surface (5).

Inventors:
KUHN, Gerhard (Am Bahnhof 11 a, Köfering, 93096, DE)
MARKYTAN, Ales (Rudolf-Schlichtinger-Straße 37, Regensburg, 93055, DE)
GÄRTNER, Christian (Am Karlsfeld 5c, Neutraubling, 93073, DE)
STREPPEL, Ulrich (Pappenheimerstr. 24, Regensburg, 93059, DE)
Application Number:
EP2012/051377
Publication Date:
September 13, 2012
Filing Date:
January 27, 2012
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (Leibnizstraße 4, Regensburg, 93055, DE)
KUHN, Gerhard (Am Bahnhof 11 a, Köfering, 93096, DE)
MARKYTAN, Ales (Rudolf-Schlichtinger-Straße 37, Regensburg, 93055, DE)
GÄRTNER, Christian (Am Karlsfeld 5c, Neutraubling, 93073, DE)
STREPPEL, Ulrich (Pappenheimerstr. 24, Regensburg, 93059, DE)
International Classes:
H01L33/58; F21V13/10; H01L25/075
Domestic Patent References:
WO2011125009A12011-10-13
Foreign References:
JP2011044418A2011-03-03
JP2009099926A2009-05-07
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (Ridlerstraße 55, München, 80339, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit

- mindestens zwei optoelektronischen Halbleiterchips (2), die sich an einer gemeinsamen Montagefläche (5) befinden, und

- einem optischen Element (3), das den Halbleiterchips (2) entlang einer Hauptabstrahlrichtung (M)

nachgeordnet ist und das von den Halbleiterchips (2) beabstandet ist,

wobei

das optische Element (3) entlang einer Richtung (L) quer zu der Hauptabstrahlrichtung (M) in einem

Übergangsbereich (30) einen Transmissionsgradienten aufweist und der Übergangsbereich (30), in Draufsicht auf die Montagefläche (5) gesehen, die Halbleiterchips (2) nicht überdeckt.

2. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem

vorhergehenden Anspruch,

bei dem der Übergangsbereich (30) einen Zentralbereich

(35) des optischen Elements (3) umgibt,

wobei in den Zentralbereich (35) ein Transmissionsgrad für von den Halbleiterchips (2) emittierte Strahlung mindestens 80 % beträgt und in dem Übergangsbereich (30) der Transmissionsgrad, in eine Richtung weg von dem Zentralbereich (35), monoton oder streng monoton abnimmt und an einem äußeren Rand des Übergangsbereichs (30) höchstens 20 % beträgt,

bei dem der Transmissionsgradient abhängig von einer Wellenlänge der von den Halbleiterchips (2, 2a) emittierten Strahlung ist,

wobei das Halbleiterbauteil (1) genau zwei in verschiedenen Spektralbereichen emittierende Arten von Halbleiterchips (2, 2a) umfasst, und

bei dem der Transmissionsgrad in dem Übergangsbereich (30) nach außen hin für mindestens eine der

Wellenlängen linear oder stufenförmig abnimmt.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem sich die Halbleiterchips (2) in einem Reflektor (4) befinden und die Montagefläche (5) eine Bodenfläche des Reflektors (4) bildet,

wobei der Übergangsbereich (30), in Draufsicht auf die Montagefläche (5) gesehen, die Halbleiterchips (2) ringförmig umgibt.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem das optische Element (3) eine Blende ist oder eine Blende umfasst, wobei für einen mittleren

Blendenöffnungsdurchmesser D und für eine mittlere Breite H des Übergangsbereichs (30) gilt:

4 < D/H < 40

5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem alle Halbleiterchips (2) in einem

Flächenbereich (6) der Montagefläche (5) von mindestens

3 mm x 3 mm und von höchstens 20 mm x 20 mm

einbeschrieben sind, und/oder

bei dem für den mittleren Blendenöffnungsdurchmesser D und für einen mittleren Flächenbereichdurchmesser d, innerhalb dem die Halbleiterchips (2) angeordnet sind, gilt: 3 < D/d < 30

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem für einen mittleren Abstand T des optischen Elements (3) von dem optischen Element (3) zugewandten Lichtaustrittsflächen der Halbleiterchips (2) und für den mittleren Blendenöffnungsdurchmesser D gilt:

0,25 < D/T < 6

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem der Transmissionsgrad in dem Übergangsbereich

(30) nach außen hin linear abnimmt, oder

bei dem der Transmissionsgrad in dem Übergangsbereich

(30) stufenförmig abnimmt, der Übergangsbereich (30) mehrere Stufen im Transmissionsgrad aufweist und ein Transmissionsgrad benachbarter Stufen um höchstens 20 Prozentpunkte voneinander abweicht.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem der Übergangsbereich (30), in Draufsicht gesehen, dreieckförmige Zacken (33) mit einem

Transmissionsgrad von höchstens 20 % aufweist, wobei eine Breite der Zacken (33) jeweils nach außen hin zunimmt .

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,

bei dem für eine maximale Breite B der Zacken (33) und für die mittlere Breite H des Übergangsbereichs (30) gilt:

0, 5 < H/B < 5

10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem der Transmissionsgradient abhängig von einer Wellenlänge der von den Halbleiterchips (2, 2a)

emittierten Strahlung ist,

wobei die Halbleiterchips (2, 2a) im Betrieb Strahlung in mindestens zwei voneinander verschiedenen

Wellenlängenbereichen emittieren .

11. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem

vorhergehenden Anspruch,

bei dem alle Halbleiterchips (2), mit Ausnahme genau eines Halbleiterchips (2a) , im Betrieb im gleichen Wellenlängenbereich Strahlung emittieren,

wobei der andersfarbig emittierende Halbleiterchip (2a) an der Montagefläche (5) zentral bezüglich der anderen Halbleiterchips (2) angeordnet ist.

12. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

das zwischen einschließlich 5 und 20 Halbleiterchips (2) umfasst,

wobei die Halbleiterchips (2) in einem regelmäßigen Muster an der Montagefläche (5) angeordnet sind.

13. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem ein mittlerer Abstrahlwinkel ( oc ) von mindestens einem der Halbleiterchips (2) wenigstens 120° beträgt.

14. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem der mittlerer Blendenöffnungsdurchmesser (D) zwischen einschließlich 20 mm und 120 mm,

der mittlere Abstand (T) des optischen Elements (3) zur

Lichtaustrittsfläche der Halbleiterchips (2) zwischen einschließlich 20 mm und 80 mm, und

die mittlere Breite (B) des Übergangsbereichs (30) zwischen einschließlich 1 mm und 10 mm beträgt, wobei das optische Element (3) den Reflektor (4) mindestens teilweise überdeckt.

Description:
Beschreibung

Optoelektronisches Halbleiterbauteil Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, bei dem in einem von dem

Halbleiterbauteil beleuchteten Bereich Helligkeitsstufen reduziert oder beseitigt sind.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils umfasst dieses mindestens zwei optoelektronische

Halbleiterchips. Bevorzugt umfasst das Halbleiterbauteil zwischen einschließlich 5 und 20 Halbleiterchips. Bei den Halbleiterchips handelt es sich bevorzugt um Leuchtdioden, kurz LEDs. Die Halbleiterchips befinden sich an einer

gemeinsamen Montagefläche des Halbleiterbauteils. Zum

Beispiel ist die Montagefläche eine zusammenhängende, ebene Fläche, an der die Halbleiterchips elektrisch und thermisch befestigt sind. Die Montagefläche ist beispielsweise

teilweise oder vollständig durch einen Leiterrahmen und/oder durch eine Bodenfläche eines Reflektors gebildet. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils weist dieses ein optisches Element auf. Das optische Element ist den Halbleiterchips entlang einer Hauptabstrahlrichtung des Halbleiterbauteils oder entlang einer

Hauptabstrahlrichtung von mindestens einem der

Halbleiterchips nachgeordnet. Die Hauptabstrahlrichtung ist insbesondere eine solche Richtung, entlang der eine maximale Intensität der von zumindest einem der Halbleiterchips emittierten Strahlung oder der vom gesamten Halbleiterbauteil emittierten Strahlung ausgesandt wird. Weiterhin ist das optische Element von den Halbleiterchips beabstandet. Das optische Element steht also nicht in direktem, unmittelbarem Kontakt zu einer Lichtaustrittsfläche der Halbleiterchips.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist das optische Element entlang einer Richtung quer zur Hauptabstrahlrichtung, bevorzugt entlang einer Richtung senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung, in einem Übergangsbereich einen Transmissionsgradienten, englisch transmission gradient, auf. Transmissionsgradient bedeutet, dass sich eine Transmission oder ein Transmissionsgrad des optischen Elements in dem Übergangsbereich ändert. Der

Transmissionsgrad ist hierbei der Quotient aus der von dem optischen Element an einer bestimmten Stelle transmittierten Strahlung und der an dieser Stelle des optischen Elements von den Halbleiterchips her auftreffenden Strahlung. Im

Englischen wird der Transmissionsgrad auch als transmission factor oder als transmittance bezeichnet. Der

Transmissionsgradient ist bevorzugt durch einen Gradienten in der diffusen oder spekularen Reflexion oder durch einen

Gradienten in der Absorption des optischen Elements

realisiert. Eine Breite des Übergangsbereichs beträgt bevorzugt mindestens 0,5 mm oder mindestens 1 mm.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optischen Elements liegt der Übergangsbereich, in Draufsicht auf die

Montagefläche gesehen, neben den Halbleiterchips. Der

Übergangsbereich bedeckt also die Halbleiterchips, bevorzugt in einer Parallelpro ektion zu der Hauptabstrahlrichtung, nicht . In mindestens einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses mindestens zwei

optoelektronische Halbleiterchips, die sich an einer

gemeinsamen Montagefläche befinden. Ein optisches Element des Halbleiterbauteils ist den Halbleiterchips entlang einer Hauptabstrahlrichtung nachgeordnet und ist von den

Halbleiterchips beabstandet. Entlang einer Richtung quer zur Hauptabstrahlrichtung weist das optische Element in einem Übergangsbereich einen Transmissionsgradienten auf. Der

Übergangsbereich überdeckt die Halbleiterchips, in Draufsicht auf die Montagefläche gesehen, nicht.

Durch den Transmissionsgradienten in dem Übergangsbereich des optischen Elements sind Helligkeitsabstufungen an einer von dem Halbleiterbauteil beleuchteten Fläche vermeidbar oder reduzierbar .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils ist das optische Element kein auf Lichtbrechung basierendes optisches Element. Mit anderen Worten wird durch das optische Element keine Strahlformung über Lichtbrechung erzielt.

Insbesondere ist das optische Element dann keine Linse wie eine Sammellinse, Zerstreulinse, Mikrolinse oder

Fresnellinse . Das optische Element kann durch eine

planparallele Platte gebildet sein, in die reflektierende oder absorptive Materialien eingebracht sind oder die mit solchen Materialien an einer oder an zwei Hauptseiten

versehen ist.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils umgibt der Übergangsbereich einen Zentralbereich des

optischen Elements. Dass der Übergangsbereich den

Zentralbereich umgibt, kann bedeuten, dass der Zentralbereich ringsum von dem Übergangsbereich umgeben ist, beispielsweise mit einer konstanten oder näherungsweise konstanten Breite. Mit anderen Worten kann der Übergangsbereich, in Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Hauptabstrahlrichtung, mit einer Toleranz von höchstens 25 % oder von höchstens 10 %, bezogen auf eine mittlere Breite, eine gleich bleibende Breite aufweisen .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils beträgt ein Transmissionsgrad oder ein mittlerer

Transmissionsgrad in dem Zentralbereich für von den

Halbleiterchips emittierte Strahlung mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 95 %. Mit anderen Worten ist das optische Element in dem Zentralbereich vollständig oder nahezu vollständig durchlässig für von den Halbleiterchips emittierte Strahlung. Beispielsweise ist der Zentralbereich des optischen Elements durch eine transparente Glasplatte oder transparente Kunststoffplatte oder auch durch eine

Aussparung oder ein Loch gebildet. Besonders bevorzugt ist der Transmissionsgrad über den gesamten Zentralbereich hinweg konstant oder näherungsweise konstant.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils nimmt der Transmissionsgrad in dem Übergangsbereich, in eine Richtung weg von dem Zentralbereich, monoton oder streng monoton ab. Eine Strahlungsdurchlässigkeit nimmt also, in einer radialen Richtung, in dem Übergangsbereich nach außen hin ab. An einem äußeren Rand des Übergangsbereichs, der am weitesten von dem Zentralbereich entfernt ist, beträgt der Transmissionsgrad bevorzugt höchstens 20 % oder höchstens 10 % oder höchstens 5 %. Besonders bevorzugt ist an dem äußeren Rand des Übergangsbereichs das optische Element undurchlässig für von den Halbleiterchips im Betrieb

emittierte Strahlung.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils befinden sich die Halbleiterchips in einem Reflektor, wobei die Montagefläche eine Bodenfläche des Reflektors bildet. Seitenwände des Reflektors sind zum Beispiel

kegelstumpfartig, pyramidenstumpfartig, zylinderartig oder wie eine Parabel geformt. Das optische Element befindet sich beispielsweise an einer der Bodenfläche gegenüberliegenden

Seite des Reflektors und/oder deckt den Reflektor vollständig oder teilweise ab.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils umgibt der Übergangsbereich, in Draufsicht auf die

Montagefläche gesehen, die Halbleiterchips ringförmig. In Draufsicht gesehen beträgt ein Abstand der Halbleiterchips von dem Übergangsbereich zum Beispiels mindestens eine mittlere Diagonalenlänge der Lichtaustrittsfläche der

Halbleiterchips.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils umfasst das optische Element eine Blende oder ist das optische Element eine Blende. Die Blende weist einen

mittleren Blendenöffnungsdurchmesser auf. Innerhalb des Blendenöffnungsdurchmessers befindet sich sowohl der

Zentralbereich als auch der Übergangsbereich, insbesondere jeweils vollständig. Für den mittleren

Blendenöffnungsdurchmesser D und für die mittlere Breite H des Übergangsbereichs gilt: 4 < D/H < 40 oder 7 < D/H < 25.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils wird von diesem, außerhalb des Übergangsbereichs, keine von den Halbleiterchips erzeugte Strahlung emittiert. Mit anderen Worten findet eine Strahlungsemission aus dem

Halbleiterbauteil heraus ausschließlich in dem Zentralbereich und in dem Übergangsbereich statt.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils sind alle Halbleiterchips in einem Flächenbereich der

Montagefläche einbeschrieben. Beispielsweise weist der

Flächenbereich eine kreisförmige, eine quadratische oder eine rechteckige Form auf. Ein Quadrat oder ein Rechteck minimaler Größe, in das alle Halbleiterchips einbeschreibbar sind, weist bevorzugt eine Größe von mindestens 3 mm x 3 mm

und/oder von höchstens 20 mm x 20 mm auf. Alternativ oder zusätzlich gilt für den mittleren Blendenöffnungsdurchmesser D und für einen mittleren Flächenbereichsdurchmesser d des Flächenbereichs: 3 < D/d ^ 30.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils gilt für einen mittleren Abstand T des optischen Elements von den dem optischen Element zugewandten Lichtaustrittsflächen der Halbleiterchips und für den mittleren

Blendenöffnungsdurchmesser D: 0,25 < D/T < 6 oder 1 < D/T < 5.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils nimmt der Transmissionsgrad in dem Übergangsbereich nach außen hin linear ab, insbesondere bis auf Null. Mit anderen Worten ist der Transmissionsgradient in dem Übergangsbereich konstant .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils nimmt der Transmissionsgrad in dem Übergangsbereich, in eine Richtung weg von dem Zentralbereich, stufenförmig ab, insbesondere bis auf Null. Der Übergangsbereich weist hierbei mehrere Stufen bezüglich des Transmissionsgrades auf.

Innerhalb einer Stufe ist der Transmissionsgrad konstant oder näherungsweise konstant. Ein Transmissionsgrad benachbarter Stufen weicht bevorzugt um höchstens 20 Prozentpunkte oder um höchstens 15 Prozentpunkte oder um höchstens 10 Prozentpunkte voneinander ab. Zum Beispiel weist der Übergangsbereich mindestens fünf oder mindestens acht oder mindestens zwölf solcher Stufen hinsichtlich des Transmissionsgrades auf.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils weist der Übergangsbereich, in Draufsicht gesehen,

dreieckförmige Zacken auf. In den Zacken ist ein

Transmissionsgrad bevorzugt konstant oder näherungsweise konstant. Der Transmissionsgrad der dreieckförmigen Zacken beträgt bevorzugt höchstens 20 % oder höchstens 10 % oder höchstens 5 %. Insbesondere sind die Zacken für von den

Halbleiterchips im Betrieb erzeugte Strahlung undurchlässig. Eine Breite der Zacken nimmt jeweils nach außen hin, in eine Richtung weg von dem Zentralbereich, zu.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils gilt für eine maximale Breite B der Zacken und für die mittlere Breite H des Übergangsbereichs: 0,5 < H/B < 5.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils ist der Transmissionsgradient in dem Übergangsbereich

abhängig von einer Wellenlänge der von den Halbleiterchips emittierten Strahlung. Es ist möglich, dass der

Übergangsbereich einen Transmissionsgradienten nur für einen spektralen Teilbereich der von den Halbleiterchips

emittierten Strahlung aufweist und der Transmissionsgrad für andere Spektralbereiche der von den Halbleiterchips emittierten Strahlung über den gesamten Übergangsbereich hinweg näherungsweise konstant ist.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils emittieren die Halbleiterchips im Betrieb Strahlung in mindestens zwei voneinander verschiedenen

Wellenlängenbereichen. Beispielsweise umfasst das

Halbleiterbauteil einen oder mehrere Halbleiterchips, die blaues Licht und/oder weißes Licht oder grünlich-weißes Licht emittieren, und einen oder mehrere Halbleiterchips, die gelbes Licht und/oder rotes Licht emittieren. Insbesondere umfasst das Halbleiterbauteil genau zwei in verschiedenen Spektralbereichen emittierende Arten von Halbleiterchips. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils emittieren alle Halbleiterchips, mit Ausnahme genau eines Halbleiterchips, im Betrieb im gleichen Wellenlängenbereich Strahlung. Insbesondere weist das Halbleiterbauteil genau einen im roten Spektralbereich emittierenden Halbleiterchip auf und weist ansonsten mindestens zwei im weißen

Spektralbereich oder im grünlich-weißen Spektralbereich emittierende Halbleiterchips auf.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils ist der genau eine, andersfarbig emittierende Halbleiterchip an der Montagefläche zentral bezüglich der anderen

Halbleiterchips angeordnet. Der im Betrieb andersfarbig emittierende Halbleiterchip ist insbesondere von den weiteren Halbleiterchips regelmäßig ringsum umgeben. Ein Abstand des andersfarbig emittierenden Halbleiterchips zu dem

Übergangsbereich ist also größer als ein Abstand der weiteren Halbleiterchips zu dem Übergangsbereich, in eine Draufsicht auf das Halbleiterbauteil gesehen. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils sind die Halbleiterchips in einem regelmäßigen Muster an der Montagefläche angeordnet. Bei dem Muster handelt es sich beispielsweise um ein hexagonales Gitter oder um ein

rechteckiges oder quadratisches Gitter.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils beträgt ein mittlerer Abstrahlwinkel von mindestens einem der Halbleiterchips oder von der Mehrzahl der Halbleiterchips oder von allen Halbleiterchips wenigstens 120° oder

wenigstens 135° oder wenigstens 150°. Der mittlere

Abstrahlwinkel ist hierbei ein minimaler, zusammenhängender Winkelbereich, in dem in einer bestimmten Schnittebene gesehen 50 % der Strahlungsintensität emittiert wird. Der mittlere Abstrahlwinkel ist also bezogen auf die volle Breite bei halber Höhe des Maximums, kurz FWHM. Es sind dann die Halbleiterchips bevorzugt keine so genannten Lambert ' sehen Strahler. Die Halbleiterchips emittieren bevorzugt mit einem größeren mittleren Abstrahlwinkel als für einen Lambert ' sehen Strahler der Fall. Für einen Lambert ' sehen Strahler ist die in eine Richtung abgestrahlte Intensität I gleich einer maximalen Intensität Ig mal dem Kosinus des Winkels ß zum Lot der Lichtaustrittsfläche des Halbleiterchips:

I (ß) = I 0 cos ß.

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils ist mindestens einer der oder sind die Halbleiterchips so genannte Lambert 'sehe Strahler. Insbesondere gilt der

Zusammenhang I (ß) = Ig cos ß, bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 0,05 Ig. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Halbleiterbauteils liegt der mittlere Blendenöffnungsdurchmesser zwischen einschließlich 20 mm und 120 mm, insbesondere zwischen einschließlich 40 mm und 100 mm. Der mittlere Abstand des optischen Elements zu der Lichtaustrittsfläche des

Halbleiterchips beträgt alternativ oder zusätzlich zwischen einschließlich 20 mm und 80 mm oder zwischen einschließlich 25 mm und 50 mm. Die mittlere Breite des Übergangsbereichs beträgt alternativ oder zusätzlich zwischen einschließlich 1 mm und 10 mm oder zwischen einschließlich 3 mm und 7 mm.

Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche

Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Es zeigen:

Figuren 1, 3 und 4 schematische Darstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen

Halbleiterbauteilen,

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines

herkömmlichen Halbleiterbauteils,

Figuren 5 und 6 schematische Darstellungen von optischen

Elementen für hier beschriebene Halbleiterbauteile, und Figur 7 schematische Darstellungen des

Transmissionsgradienten von optischen Elementen für hier beschriebene Halbleiterbauteile. In Figur 1A ist eine schematische Draufsicht und in Figur 1B eine schematische Schnittdarstellung eines

Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen

optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 dargestellt. Das Halbleiterbauteil 1 weist einen Reflektor 4 auf, dessen

Bodenfläche eine Montagefläche 5 für optoelektronische

Halbleiterchips 2, 2a bildet. Die Halbleiterchips 2, 2a sind in einem quadratischen Flächenbereich 6 an der Montagefläche

5 angebracht. Der Flächenbereich 6 weist eine Größe zwischen einschließlich 3 mm x 3 mm und 20 mm x 20 mm auf. Die

Halbleiterchips 2, 2a sind matrixartig in dem Flächenbereich

6 angeordnet. Der Reflektor 4 ist im Querschnitt gesehen kegelstumpfartig geformt.

An einer der Montagefläche 5 gegenüberliegenden Seite ist der Reflektor 4 von einem optischen Element 3 überdeckt. Das optische Element 3 weist einen Abstand T zu dem optischen Element 3 zugewandten Lichtaustrittsflächen der

Halbleiterchips 2, 2a auf, der eine mittlere Länge von

Diagonalen der Lichtaustrittsflächen der Halbleiterchips 2, 2a bevorzugt um mindestens einen Faktor 10 übersteigt. Es weist das optische Element 3 einen Zentralbereich 35 auf, der ringsum von einem Übergangsbereich 30 mit einer konstanten Breite H umgeben ist. Der Übergangsbereich 30 umgibt die Halbleiterchips 2, 2a vollständig ringsum und überdeckt die Halbleiterchips 2, 2a, in Draufsicht gesehen, nicht.

Das optische Element 3 ist senkrecht zu einer

Hauptabstrahlrichtung M des Halbleiterbauteils 1 und somit parallel zu der Montagefläche 5 orientiert. In einer

lateralen Richtung L, quer zu der Hauptabstrahlrichtung M, nimmt ein Transmissionsgrad des optischen Elements 3 in dem Übergangsbereich 30 nach außen hin kontinuierlich ab. In dem Übergangsbereich 30 nimmt ein Absorptionsvermögen des

optischen Elements 3 oder, bevorzugt, an einer den

Halbleiterchips 2, 2a zugewandten Seite ein

Reflexionsvermögen des optischen Elements 3 nach außen hin, in eine Richtung weg von dem Zentralbereich 35, stetig zu. In dem Zentralbereich 35 ist das optische Element 3 transparent und wirkt nicht strahlformend.

Optional handelt es sich bei den Halbleiterchips 2, die ringsum um den zentralen Halbleiterchip 2a angeordnet sind, um baugleiche, im selben Spektralbereich emittierende

Halbleiterchips, beispielsweise um weißes oder grünlich ¬ weißes Licht emittierende Leuchtdioden. Der zentrale

Halbleiterchip 2a ist beispielsweise eine im roten

Spektralbereich emittierende Leuchtdiode.

In Figur 2 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein herkömmliches Halbleiterbauteil illustriert. An der

Montagefläche 5 des Reflektors 4 sind mehrere Halbleiterchips 2 angebracht, die entlang der Hauptabstrahlrichtung M mit einem mittleren Abstrahlwinkel im Betrieb Strahlung

emittieren. Der Reflektor 4 ist von einer Abdeckplatte 8 mit einer zentralen Apertur abgedeckt. Im Bereich der Apertur ist die Abdeckplatte 8 vollständig transparent für von den

Halbleiterchips 2 emittierte Strahlung, um die Apertur herum ist die Abdeckplatte 8 vollständig undurchlässig für die im sichtbaren Spektralbereich liegende Strahlung. Durch die Abdeckplatte 8 werden bestimmte Richtungsanteile der von den Halbleiterchips 2 emittierten Strahlung scharf abgeschnitten. Hierdurch entstehen verschiedene

Beleuchtungsbereiche AI, A2, A3 an einer von dem

Halbleiterbauteil beleuchteten Fläche 7. In den

Beleuchtungsbereich AI gelangt Strahlung aller

Halbleiterchips 2. In die Beleuchtungsbereiche A2, A3 gelangt jeweils nur die Strahlung von einem Teil der Halbleiterchips 2. Dadurch, dass die Abdeckplatte 8 keinen Übergangsbereich mit einem Transmissionsgradienten aufweist, entstehen um den zentralen Beleuchtungsbereich AI die ringförmigen

Beleuchtungsbereiche A2, A3 mit geringerer

Beleuchtungsintensität . Die verschiedenen Beleuchtungsbereiche A2, A3 sind

vergleichsweise scharf voneinander durch Helligkeitsübergänge abgegrenzt und können für einen Betrachter irritierende

Muster verursachen. Diese störenden, scharfen Übergänge zwischen verschiedenen Beleuchtungsbereichen AI, A2, A3 sind durch das optische Element 3, wie etwa in Figur 1

dargestellt, vermeidbar oder zumindest stark reduzierbar. Die Ausprägung von Helligkeitsstufen ist durch ein solches optisches Element 3 also unterbunden oder stark verringert. Derartige, voneinander abgetrennte Beleuchtungsbereiche könnten auch durch die Verwendung eines einzigen

Halbleiterchips vermieden werden. Durch lediglich einen einzigen Halbleiterchip ist jedoch die Beleuchtungsintensität limitiert. Bei Verwendung eines Diffusors nahe der

Halbleiterchips zur Reduzierung von Helligkeitsstufen ist lediglich eine Lambert 'sehe Abstrahlcharakteristik erzielbar mit einem vergleichsweise kleinen mittleren Abstrahlwinkel von typisch höchstens 120°. Zudem ist, um eine Blendung zu vermeiden, ein vergleichsweise tiefer Reflektor einzusetzen. Durch die Verwendung eines wie beschrieben ausgeprägten optischen Elements können mehrere Halbleiterchips eingesetzt werden und auf einen Diffusor kann verzichtet werden.

Gleichzeitig ist es möglich, einen größeren Abstrahlwinkel zu realisieren .

In Figur 3 ist in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauteils 1 gezeigt. An der Montagefläche 5 befinden sich sieben

Halbleiterchips 2, die in einem hexagonalen, regelmäßigen Muster angeordnet sind. Der Reflektor 4 ist tubusartig geformt. Das optische Element 3 weist in dem Übergangsbereich 30 eine Vielzahl von dreieckförmigen Zacken 33 auf. Die Zacken 33 sind aus einem strahlungsundurchlässigen Material geformt. An einer den Halbleiterchips 2 zugewandten Seite sind die Zacken 33 bevorzugt reflektierend ausgebildet. In dem Übergangsbereich 30 nimmt nach außen hin ein

Flächenanteil der Zacken 33 stetig zu. Hierdurch nimmt der Transmissionsgrad in dem Übergangsbereich nach außen hin kontinuierlich ab. Es ist möglich, dass die Zacken 33, in Draufsicht gesehen, abgerundete Ecken aufweisen, anders als dargestellt . In Figur 4A ist in einer Draufsicht und in Figur 4B in einer Detailansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des

Halbleiterbauteils 1 mit einem mit den Zacken 33 geformten optischen Element 3 gezeigt. Für eine mittlere Breite H des Übergangsbereichs 30 sowie für eine maximale Breite B der Zacken 33 gilt bevorzugt: 0,5 < H/B < 5. Die Halbleiterchips 2 sind innerhalb des Flächenbereichs 6 in einem regelmäßigen Fünfeck angeordnet. Der Flächenbereich 6 weist einen mittleren Flächenbereichdurchmesser d auf, in den alle

Halbleiterchips 2 einbeschrieben sind.

Das optische Element 3 mit dem kreisförmigen Zentralbereich 35 und dem kreisringförmigen Übergangsbereich 33 weist einen mittleren Blendenöffnungsdurchmesser D auf, der

beispielsweise bei zirka 60 mm liegt. Der

Blendenöffnungsdurchmesser D beschreibt den mittleren

Durchmesser, bis zu dem ein mittlerer Transmissionsgrad, bezogen auf einen Abstand von dem Zentralbereich 35, in dem Übergangsbereich 30 auf Null zurückgegangen ist.

Gemäß Figur 1 ist der Übergangsbereich 30 durch einen

Graukeil realisiert, bei dem der Transmissionsgrad nach außen hin kontinuierlich abnimmt. Gemäß den Figuren 3 und 4 ist der Übergangsbereich durch eine zackenartige Struktur realisiert, bei dem ein Anteil eines lichtundurchlässigen Materials in eine Richtung weg von dem Zentralbereich 35 linear zunimmt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist das optische

Element 3 durch ein transparentes Material gebildet, auf dem in dem Übergangsbereich 30 lichtundurchlässige Bereiche aufgebracht, zum Beispiel aufgedruckt, sind. Ein Anteil der lichtundurchlässigen Bereiche, die inselartig ausgebildet sind, nimmt entlang der lateralen Richtung L nach außen hin zu. Hierdurch ist ein näherungsweise kontinuierlicher Verlauf oder ein stufenartiger Verlauf des Transmissionsgrades entlang der lateralen Richtung L erzielbar.

Das optische Element 3 gemäß Figur 6 ist, in Draufsicht gesehen, elliptisch geformt. Ein Quotient aus den Längen einer Längsachse Dl und einer kurzen Achse D2 liegt bevorzugt zwischen einschließlich 1,05 und 2, insbesondere zwischen einschließlich 1,05 und 1,5. Durch ein derartiges optisches Element 3 sind Halbleiterbauteile zum Beispiel zur Beleuchtung von langgestreckten Bereichen, etwa den Fluren von Gebäuden, realisierbar. Anders als in den Figuren

dargestellt ist es ebenso möglich, anstelle eines

kreisförmigen oder ellipsenförmigen Übergangsbereichs auch rechteckförmige oder quadratische Übergangsbereiche zu formen .

In Figur 7 ist der Transmissionsgrad t in dem

Übergangsbereich 30 entlang der lateralen Richtung L

dargestellt. Gemäß Figur 7A nimmt der Transmissionsgrad t linear nach außen hin ab, vergleiche insbesondere die

Ausführungsbeispiele gemäß der Figuren 1, 3, 4 oder 6. In Figur 7B ist eine stufenartige Abnahme des

Transmissionsgrades t entlang der lateralen Richtung L dargestellt, beispielsweise wie über eine Ausführung des optischen Elements 3 analog zu Figur 5 realisierbar.

Weist das Halbleiterbauteil 1 zwei oder mehr Arten von

Halbleiterchips 2 auf, die in verschiedenen Spektralbereichen Strahlung emittieren, so ist es möglich, dass in dem

Übergangsbereich 30 der Transmissionsgrad t einen linearen oder stufenartigen Verlauf lediglich für Strahlung von einem Teil der Halbleiterchips 2 aufweist, etwa bei

Ausführungsbeispielen in Anlehnung an Figur 1. Der

stufenartige Verlauf des Transmissionsgrades t ist als durchgezogene Linie in Figur 7C gezeichnet. Für von anderen Halbleiterchips 2a emittierte Strahlung kann der

Transmissionsgrad t dann in dem Übergangsbereich 30 konstant sein und an einem äußeren Rand des Übergangsbereichs 30 abrupt auf Null oder näherungsweise Null zurückgehen, vergleiche die Strich-Linie in Figur 7C. Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist . Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 013 370.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.